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BOLILLA 9: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y absorción de Proteínas. Catabolismo de aminoácidos. Transaminación. Desaminación oxidativa y no oxidativa.

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1 BOLILLA 9: Metabolismo de Aminoácidos. Digestión y absorción de Proteínas. Catabolismo de aminoácidos. Transaminación. Desaminación oxidativa y no oxidativa. Descarboxilación. Transporte de amoníaco: síntesis de glutamina. Glutaminasa. Organismos ureotélicos, uricotélicos y amoniotélicos. Ciclo de la urea. Costo energético. Destino del esqueleto carbonado. Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Compuestos nitrogenados de importancia biológica derivados de aminoácidos. Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

2 Glutamatoα-cetoglutarato Glutamato deshidrogenasa Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación oxidativa del glutamato (+) ADP y GDP (-) ATP y GTP

3 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación oxidativa por aminoácido oxidasas peroxisomales D-aminoácido + H 2 O + E-FAD E-FADH 2 + O 2 D-aminoácido oxidasa E-FAD + H 2 O 2 -cetoácido + NH E-FADH 2 L-aminoácido oxidasa E-FMNH 2 + O 2 E-FMN + H 2 O 2 L-aminoácido + H 2 O + E-FMN -cetoácido + NH E- FMNH 2 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Catalasa

4 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Desaminación no oxidativa Serina COO - C CH 3 O Piruvato + NH 4 + PLP Serina deshidratasa H2OH2OH2OH2O Treonina PLP Treonina deshidratasa H2OH2OH2OH2O COO - C CH 2 CH 3 O α-cetobutirato + NH 4 +

5 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Toxicidad del amoníaco Glutamatoα-cetoglutarato Glutamato deshidrogenasa α-cetoglutarato Ciclo de KrebsATP

6 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS ¿Cómo el hace el organismo para evitar la hiperamonemia y transportar el amoníaco hasta los sitios de eliminación? Mayoría de los tejidos HígadoMúsculo Glutamina sintetasa Glutamina Glutamato Glutamina UREA Glutaminasa Glutamato deshidrogenasa (GDH) GDH GPT Aminoácidos Piruvato Glucosa CICLO GLUCOSA- ALANINA Alanina Gluconeogenesis

7 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Glutaminasa Extraído de Lehninger, L-Glutamina L-Glutamato Glutaminasa (mitocondrias de hígado y riñón) Molécula pequeña Sin carga Atóxica Difusible Soluble Elimina NH 3 y CO 2

8 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Formas de excreción del nitrógeno en las diferentes especies animales Ion Amonio Urea Acido Urico Animales amonotélicos: mayoría de vertebrados acuáticos. Animales ureotélicos: muchos vertebrados terrestres y tiburones. Animales uricotélicos: pájaros y reptiles.

9 Mg 2+ Mitocondria Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Ciclo de la Urea (+) N-acetilglutamato Citosol

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11 REGULACION DEL CICLO DE LA UREA Regulación a corto plazo Regulación a largo plazo Carbamil fosfato sintetasa I (+) N-Acetil glutamato Biosíntesis de las enzimas del ciclo (+) Aumento proteínas de la dieta (+) Aumento degradación proteínas endógenas (Inanición ) Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

12 GASTO ENERGETICO DEL CICLO DE LA UREA Formación de Carbamilfosfato: 2 ATP Ingreso de Aspartato: 1 ATP AMP + PPi 2 Pi EN TOTAL: 4 uniones ricas en energía ó 3 ATP Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

13 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Interconexión del Ciclo de la Urea con el Ciclo de Krebs MDH MDH Fumarasa GOT

14 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Catabolismo de aminoácidos Proteínas intracelulares Proteínas dietariasAminoácidos Esqueleto carbonadoNH 4 + Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas Carbamil fosfato α-cetoacidos CICLO DE LA UREA CICLO DE KREBS Interconexión Aspartato- arginino succinato CO 2 + H 2 O + ATP Oxalacetato UREA (producto de excreción del nitrógeno) Glucosa (gluconeogénesis) Catabolismo del nitrógeno de aminoácidos

15 DESTINO DEL ESQUELETO CARBONADO DE LOS AAs. Según el destino que siga el esqueleto carbonado, luego de la separación del grupo amino, los aminoácidos se clasifican en: CetogénicosCetogénicos: son precursores de cuerpos cetónicos a través de la formación de acetoacetato y acetil- CoA. GlucogénicosGlucogénicos: son precursores de intermediarios de la gluconeogénesis aportando piruvato, oxalacetato, fumarato, succinilCoA o cetoglutarato. Glucogénicos y cetogénicosGlucogénicos y cetogénicos: parte de su molécula es cetogénica y parte es glucogénica. Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

16 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina

17 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina

18 TreoninaAldolasa Ser-HO-metiltransferasa Serinadeshidratasa PDH GPT GPT Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS AcetatoALDH FAD + FADH 2 Acetil-CoA Acetatotioquinasa CoA-SH + ATP ADP

19 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina

20 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina

21 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Asparaginasa Aspartato aminotransferasa o GOT

22 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina

23 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Cuerpos cetónicos Glucosa Ciclo de Krebs Treonina

24 4 etapas Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Fenilalaninahidroxilasa H4BO2H4BO2 Transaminación Descarboxilación Oxidación Hidrólisis Tioquinasa

25 AMINOACIDOS COMO PRECURSORES EN LA BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS Muchas de las aminas biológicas formadas por descarboxilación de algunos aminoácidos son sustancias de importancia funcional Para este proceso de síntesis el organismo utiliza piridoxalfosfato (PLP) como coenzima Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

26 AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Histamina, Tiramina, Triptamina. Acido -aminobutirico (GABA) Catecolaminas (Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina) Hormonas Tiroideas Melatonina Serotonina Creatina Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

27 SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Histidina Histamina CO 2 Tiramina Triptamina Glutamato GABA Triptofano Tirosina Descarboxilasa (PLP)

28 SINTESIS DE ALGUNAS AMINAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

29 La histamina posee acción vasodilatadora, disminuye la presión sanguínea, colabora en la constricción de los bronquiolos, estimula la producción de HCl y estimula la pepsina en estómago, se libera bruscamente en respuesta al ingreso de sustancias alérgenas en los tejidos. Tiramina y triptamina son sustancias vasoconstrictoras. El Acido γ-aminobutírico (GABA) es un compuesto funcionalmente muy importante, ya que es un intermediario químico regulador de la actividad neuronal, actuando como inhibidor o depresor de la transmisión del impulso nervioso. Las catecolaminas, Dopamina, Noradrenalina y Adrenalina, se producen en el sistema nervioso y en la medula adrenal. Son vasoconstrictores en algunos tejidos y vasodilatadores en otros, aumentan la frecuencia cardíaca, son relajantes del músculo bronquial, estimulan la glucógenolisis en músculo y la lipólisis en tejido adiposo. Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

30 Qué pasó con el metabolismo del NH 3 y aminoácidos en las plantas?? Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

31 Fijación del Nitrógeno en las plantas NH 4 + Nitrogenasa NADH NADPH Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

32 Plantas que no pueden fijar N2 (mayoría de los cultivos excepto leguminosas) Fuentes importantes de nitrógeno: NO 3 - y NH 4 + NO 3 - NO H 2 O NADH + H + NAD + Nitrato reductasa NO H 2 O + 2H + Nitrito reductasa LUZ Ferredoxina NH H 2 O O 2 AMINOACIDOS PROTEINAS Citosol Cloroplastos o Protoplastidios Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

33 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Glutaminasintetasa Glutamatosintasa Ferredoxina red. (cloroplastos) NADH o NADPH (protoplastos) Asparaginasintetasa Proteínas Clorofila Acs. Nucleicos Aspartatoaminotransferasa PEP carboxilasa Glutamina y Asparagina son las amidas vegetales, importantes para acumular nitrógeno, principalmente en órganos de almacenamiento. (PLP)

34 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Ciclo fotorrespiratorio del Nitrógeno. Interacción del metabolismo de CH y de AAs en una hoja Xilema Fosfatasa Glicolato oxidasa Catalasa Cloroplasto Peroxisoma Mitocondria 5- Glu-Gliox. Aminotransferasa 6- Ser-Gliox. Aminotransferasa 7- Gli descarboxilasa 8- Ser HO-metiltransferasa 9- HOpiruvato reductasa MDH GQ NH 4 +

35 Síntesis de aminoácidos (en plantas se sintetizan todos, Inclusive los esenciales) Via de las pentosas P Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS

36 Química Biológica METABOLISMO DE AMINOACIDOS Bibliografía 1- BLANCO A., Química Biológica, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007). 2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008). Bibliografía Complementaria 1- CAMPBELL Y FARREL, Bioquimica, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005). 2- SALISBURY Y ROSS, Fisiología vegetal, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994). 3- HILL, WYSE Y ANDERSON, Fisiología animal, Ed. Med. Panamericana,(2006), Madrid, España. 4- LIM M.Y., Lo esencial en Metabolismo y Nutrición, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).


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